煉焦技術(shù)課件

07一月2024煉焦技術(shù)ppt焦?fàn)t內(nèi)氣體流動(dòng)原理1.焦?fàn)t內(nèi)氣體伯努利方程

對(duì)流體：，J/kg（1）當(dāng)以壓力形式表示（對(duì)斷面1，2間）：，Pa（2）Kg/m3，調(diào)和平均密度，K，平均溫度可導(dǎo)出：，式中為斷面1處（T1，K）的氣體密度w1，w2為氣體在T1和T2溫度下流速，m/s，任意溫度下流速：阻力計(jì)算：，K為阻力系數(shù)2.伯努利方程在焦?fàn)t中應(yīng)用①上升氣流公式對(duì)1-1~2-2截面列伯努利方程有：

通道外冷空氣可視為靜止，則有：

（3）（4）（3）-（4）得：分別為始點(diǎn)和終點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)（-a定義為吸力）。

因h1-2=Z2-Z1，則有

上升氣流圖循序上升、下降氣流圖下降氣流圖因動(dòng)壓差項(xiàng)與其它項(xiàng)相比很小，可以忽略，有

式中右邊第二項(xiàng)為氣柱的熱浮力對(duì)靜止氣體，則a2-a1=浮力②下降氣流公式同理可以導(dǎo)出：對(duì)下降氣流熱浮力成為氣流的阻力。

③循序上升與下降氣流公式例：焦?fàn)t調(diào)火中，用廢氣開(kāi)閉器進(jìn)風(fēng)口斷面開(kāi)度或廢氣開(kāi)閉器翻板調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)流量時(shí)，系統(tǒng)中各點(diǎn)流量和相對(duì)壓力的變化。解：如圖，當(dāng)廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)門(mén)斷面減小時(shí)a1=0，分煙道相對(duì)壓力a7也基本不變：風(fēng)門(mén)斷面減小，加熱系統(tǒng)溫度變化不大，故浮力變化不大，因此基本保持不變，而總阻力由1-2，2-3，…6-7各斷之和，風(fēng)門(mén)斷面減小時(shí)增加，故必然減小，K不變，則2-7氣體流量必減小。壓力變化：a2突然減小，a7保持不變，由于3-7各斷阻力減低，分列各斷的伯努利方程可知，a3，a4，a5，a6均減小，越接近7點(diǎn)，下降的越小。3.3.

煙囪的原理與設(shè)計(jì)

1）工作原理煙囪的作用在于根部可產(chǎn)生足夠的吸力煙囪內(nèi)為上升氣流：

煙囪根部的吸力應(yīng)足以克服由廢氣盤(pán)進(jìn)風(fēng)門(mén)至煙囪根部各區(qū)斷阻力和及下降氣流的熱浮力：

對(duì)風(fēng)門(mén)a進(jìn)=0，煙囪根部吸力等于加熱系統(tǒng)的總阻力及下降段氣流的浮力與上升段氣體浮力之差。

2）煙囪的計(jì)算煙囪所產(chǎn)生的熱浮力必須保證其根部有足夠的吸力（-a根），以Z1表示，并足以克服煙囪自身的總阻力，以Z2表示，還要有必要的儲(chǔ)備吸力，Z3（Z3取15%Z1）

，

因?yàn)橛腥焽璩隹诔鰵怏w流速w0=3~4m/s

則有：

（0.001為錐度（鋼筋混凝土）對(duì)磚砌煙囪時(shí)煉焦新工藝與技術(shù)NewProcess&TechnologyofCokemaking1.搗固煉焦原理：配合煤搗固成體積略小于炭化室的煤餅推入炭化室煉焦。堆密度由散裝煤0.7~0.75t/m3到搗固0.95~1.15t/m3，擴(kuò)大氣煤用量。技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵：（1）縮短搗固、裝煤和推焦時(shí)間（30min）。因搗固機(jī)在煤塔下，同裝煤、推焦不能同時(shí)作業(yè)；（2）提高煤餅高寬比。一般〈9：1，故炭化室高〈4m，大容積受限制；（3）改善環(huán)境。裝煤餅時(shí)爐門(mén)敞開(kāi)。搗固煉焦技術(shù)(InterlockingCoke-makingTechnology）

M40可提高1~6%，M10降低2~4%，CSR提高1~6%，生產(chǎn)能力提高10%。由于我國(guó)主焦煤的短缺，已經(jīng)成為一些地區(qū)焦化發(fā)展的首選。云南維維集團(tuán)有限公司55孔5.5m搗固焦?fàn)t已于06年底投產(chǎn)，每孔裝煤量超過(guò)35t，已接近世界先進(jìn)水平，為我國(guó)搗固煉焦技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。２００６年６.２５ｍ?yè)v固開(kāi)始設(shè)計(jì)．中國(guó)煉焦煤煤種分類(lèi)資源分布配煤成本比較單位：元/噸型煤煉焦技術(shù)BriquettedCoalBlendingCokingTechnology國(guó)內(nèi)采用配型煤煉焦工藝以寶鋼為代表。武鋼焦化廠、水城焦化廠等采用配入焦油渣的型煤煉焦技術(shù)，能夠有效處理和利用焦油渣

2.配型煤煉焦機(jī)理：（1）提高裝爐煤的堆密度。散裝煤0.7~0.75t/m3，型煤1.1~1.2t/m3，配30%型煤裝爐煤0.8t/m3以上；（2）增大裝爐煤的塑性溫度區(qū)間。型煤致密，升溫快，較早達(dá)到開(kāi)始軟化溫度；（3）增強(qiáng)裝爐煤內(nèi)的膨脹壓力。（4）粘結(jié)劑的改質(zhì)作用。效果：（1）改善焦炭質(zhì)量。相同配煤比M40提高0.5~1%，M10降低2~4%，R降低5~8%，反應(yīng)后強(qiáng)度提高5~12%；（2）擴(kuò)大氣煤或瘦煤用量10~20%。影響因素：（1）型煤配比?？紤]型煤成本和對(duì)爐墻膨脹壓力，不超過(guò)30%為宜；（2）煤料性質(zhì)；（3）非粘結(jié)煤的配合效果，最佳配比不同和對(duì)焦炭質(zhì)量的影響不同。工藝：技術(shù)關(guān)鍵：（1）解決價(jià)廉、來(lái)源廣、效果好的粘結(jié)劑；（2）煤料與粘結(jié)劑的充分混捏；（3）操作可靠的壓球機(jī)；（4）型球的冷卻、輸送和防破碎。煤調(diào)濕技術(shù)（CoalMoistureControl,CMC)裝爐煤的水分均控制在5～6%的范圍

我國(guó)第一套CMC裝置于1996年在重慶鋼鐵（集團(tuán)）實(shí)施。本世紀(jì)初葉，受煉焦煤資源和能源緊缺的影響，干燥煤煉焦工藝在我國(guó)受到重視并推廣使用。遼寧本溪鋼鐵公司焦化廠、河南平頂山天宏焦化公司、紹興鋼鐵公司焦化廠、湘潭鋼鐵公司焦化廠等在煤料預(yù)處理工藝中相繼采用了干燥煤煉焦工藝，并在原有工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展成煤調(diào)濕工藝。原理：將裝爐煤入爐前預(yù)先使水分降至6%以下，減少了煤粒表面水膜的表面張力，空隙易于添滿(mǎn)，提高堆密度；縮短煉焦時(shí)間，提高加熱速率，改善焦炭質(zhì)量。如日本福岡鋼鐵廠，煤干燥由水分8%降至4.5%，炭化室裝煤增加7%，結(jié)焦時(shí)間縮短2~3%，合計(jì)生產(chǎn)能力提高9.2%，焦炭強(qiáng)度DI1530提高0.54%。工藝：日本蘭室焦化廠煤調(diào)濕工藝（CMC，CoalMoistureControl）4.預(yù)熱煤煉焦(Pre-heatingcoal)將煤預(yù)熱至150~2500C（熱分解開(kāi)始前溫度）再裝爐煉焦影響：提高加熱速率對(duì)煤料性質(zhì)的影響。塑性溫度區(qū)間加寬，提高膠質(zhì)體的流動(dòng)性，有利于中間相轉(zhuǎn)化，改善煤的粘結(jié)性；2.對(duì)炭化室結(jié)焦過(guò)程的影響。提高堆密度和炭化室高向均勻；爐料溫度梯度減小，膠質(zhì)層厚度增加效果：1.改善焦炭質(zhì)量或提高氣煤用量；2.提高焦?fàn)t生產(chǎn)能力；3.降低耗熱；4.爐墻溫度劇變小，延長(zhǎng)爐齡。工藝5.添加粘結(jié)劑和瘦化劑煉焦（AdditionofBinderandLeaner)6.SCOPE21(SuperCokeOvenforProductivityandEnvironmentenhancementtowardthe21stcentury)目標(biāo)：1）提高煤炭資源的有效利用，非、弱粘結(jié)煤的使用比例由原來(lái)的20%提高到50%。2）大幅度提高單爐生產(chǎn)率，其生產(chǎn)率提高3倍。3）充分考慮環(huán)保及節(jié)能，達(dá)到無(wú)煙、無(wú)臭、無(wú)塵。NOx降低30%,CO2降低20%，SO2降低10%，節(jié)能20%。SCOPE21生產(chǎn)率提高效果生產(chǎn)率，%原料煤的性質(zhì)試驗(yàn)方案7.焦?fàn)t的大型化成為趨勢(shì)LargerinSizeforCokeOvenDeveloping巨型煉焦反應(yīng)器試驗(yàn)(JumboCokingReactor,JCR)

單室煉焦系統(tǒng)(SingleCokingSystem,SCS)

大型焦?fàn)t

(Largerinsizeofcokeoven

7.63m)巨型煉焦反應(yīng)器(JumboCokingReactor簡(jiǎn)稱(chēng)JCR)1)由于炭化室、燃燒室、隔熱層和H鋼剛性側(cè)墻形成了一個(gè)具有彈性的整體結(jié)構(gòu)，因此可加大炭化室容積和采用熱煤煉焦，并較好地解決了爐墻變形問(wèn)題；2)由于炭化室較寬，加之煤經(jīng)過(guò)預(yù)熱，煤料堆密度可達(dá)860kg/m3，煉焦?fàn)t生產(chǎn)率、焦炭機(jī)械性能、孔壁強(qiáng)度、氣孔率等大大提高，且可擴(kuò)大煤源基地；3)巨型煉焦反應(yīng)器采用程控加熱，根據(jù)不同煉焦階段所需熱量進(jìn)行供熱，能有效保持煉焦過(guò)程的熱平衡；4)爐孔數(shù)、開(kāi)口次數(shù)及開(kāi)口密封面長(zhǎng)度大幅減少，加上改進(jìn)爐門(mén)密封裝置，以200萬(wàn)噸/年焦炭裝置為例，污染物排放量與目前最現(xiàn)代化的凱澤斯圖爾焦化廠相比可減少一半。JCR的技術(shù)特點(diǎn)SCS技術(shù)概念源于JCR試驗(yàn)，但它從工程化角度對(duì)JCR的技術(shù)思想做了進(jìn)一步發(fā)展，其中很重要的有二點(diǎn)：1)蓄熱室下部布置方案更有利于模塊結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展。2)為提高單位爐容產(chǎn)量，節(jié)省投資，炭化室寬度仍以450~610mm為宜。原JCR的炭化室寬度為850mm，在裝預(yù)熱煤情況下，結(jié)焦時(shí)間為24h，其優(yōu)點(diǎn)是保持裝煤、出焦操作均在白班，缺點(diǎn)是在同樣產(chǎn)量下，投資比炭化室寬度450~610mm時(shí)高20%~30%，經(jīng)濟(jì)不甚合理。因此確定SCS炭化室的基本參數(shù)為：長(zhǎng)19m，高9.5m，寬450~610mm。SCS技術(shù)概念單室爐系統(tǒng)（SingleChamberSystem簡(jiǎn)稱(chēng)SCS）多室爐系統(tǒng)（MultiChamberSystem簡(jiǎn)稱(chēng)MCS）優(yōu)點(diǎn):1）每個(gè)反應(yīng)器的產(chǎn)焦量，達(dá)100t以上，連同考慮堆密度和采用預(yù)熱煤等因素，生產(chǎn)率可提高70%；2）反應(yīng)器加熱根據(jù)煉焦過(guò)程的需要采用程序控制，綜合干熄焦等因素，熱效率可由目前的38%提高到70%；3）對(duì)同樣規(guī)模的焦化廠，巨型煉焦反應(yīng)器的出爐數(shù)較少，相關(guān)費(fèi)用可降低25%~35%。4）可提高原料煤中弱粘煤的比例，焦炭質(zhì)量好；5）有利于環(huán)境保護(hù)和工業(yè)安全與衛(wèi)生，有關(guān)費(fèi)用可降低40%~60%；6）同時(shí)生產(chǎn)焦炭和氫氣，用于冶煉生鐵和海綿鐵。制約：1)隨著單個(gè)巨型煉焦反應(yīng)器裝置變?yōu)橛啥鄠€(gè)巨型煉焦反應(yīng)器單元組成的爐組，就必須將推焦和出焦操作的機(jī)械設(shè)計(jì)為移動(dòng)式，這樣將會(huì)大幅度增加該機(jī)械重量；2)隨著煤預(yù)熱裝置能力的大幅度提高對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求也隨之提高；3)干熄焦與煤預(yù)熱聯(lián)合的大型生產(chǎn)裝置還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。SCS的經(jīng)濟(jì)可行性與傳統(tǒng)的MCS焦?fàn)t相比，SCS要增設(shè)每個(gè)單元模塊的側(cè)向鋼柱結(jié)構(gòu)和抵抗墻，同時(shí)爐高和爐長(zhǎng)的增大會(huì)引起焦?fàn)t機(jī)械重量的大幅度增加。這些都是導(dǎo)致投資增加的因素。但與此同時(shí)，SCS又有以下有利于降低投資的因素:1)由于炭化室高度和長(zhǎng)度的增大以及可采用預(yù)熱煤煉焦，單位爐容和每個(gè)炭化室的生產(chǎn)率大大提高。與目前世界最先進(jìn)的德國(guó)凱撒斯圖爾200萬(wàn)t/a焦化廠的焦?fàn)t相比，單位爐容焦炭產(chǎn)率可由36kg/m3.h提高到45kg/m3.h，每個(gè)炭化室的年產(chǎn)焦量可由16.7kt/孔.a提高到53.6kt/孔.a。從而爐孔數(shù)可由2×60孔減到1×37孔，耐火磚量大大減少，焦?fàn)t占地面積可由6600m2減至3200m2。2)由于SCS為可擴(kuò)展的模塊結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊可視為一個(gè)獨(dú)立單元，因而可進(jìn)一步提高爐體設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度、減少磚型。3)由于爐孔數(shù)減少，相應(yīng)爐門(mén)、爐框、保護(hù)板和加熱設(shè)備數(shù)量減少。同時(shí)焦?fàn)t的泄漏點(diǎn)也減少，有利于環(huán)保的控制。據(jù)德國(guó)資深煉焦專(zhuān)家測(cè)算，對(duì)于200萬(wàn)t/a規(guī)模，將煤預(yù)熱系統(tǒng)包括在內(nèi)的SCS與凱撒斯圖爾焦化廠的2×60孔焦?fàn)t相比，當(dāng)SCS的炭化室寬度為450mm時(shí)，兩者投資相同；當(dāng)炭化室寬度為600mm時(shí)，SCS投資約高17%。由于SCS預(yù)熱煤煉焦可多配用低價(jià)非煉焦煤，增加的投資有望在短期內(nèi)得以回收。大型焦?fàn)t7.63m焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)參數(shù)焦炭質(zhì)量對(duì)比注：4.3m焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間18小時(shí)36分；7.63m焦?fàn)t結(jié)焦時(shí)間27小時(shí)。JN7m焦?fàn)t爐體主要參數(shù)8.無(wú)回收焦?fàn)t

特點(diǎn):1)均有爐底火道和較大空間。煤料結(jié)焦所需熱量除由爐底火道供給外，還由荒煤氣在爐頂空間燃燒以及表面層煤料燃燒供給。2)在一定的火道燃燒溫度條件下的結(jié)焦時(shí)間主要決定于裝煤厚度，通常為24~48h.3)裝煤、推焦作業(yè)均是在爐體處于熱態(tài)下進(jìn)行，并配備有相應(yīng)的焦?fàn)t機(jī)械。4)結(jié)焦過(guò)程所產(chǎn)生的荒煤氣可通過(guò)有控制的一次空氣、二次空氣的加人而得到充分燃燒，因而不產(chǎn)生焦油、酚水等液態(tài)產(chǎn)物。優(yōu)勢(shì)：1)污染物排放少，危害輕。從煉焦過(guò)程污染物排放水平分析，負(fù)壓操作、無(wú)回收煉焦從生產(chǎn)過(guò)程本身解決了回收型煉焦操作中存在的荒煤氣無(wú)組織逸散問(wèn)題，廢氣集中引出并充分燃燒又可有效去除煤熱解過(guò)程中生成的苯并花等有機(jī)物，使致癌物質(zhì)苯并芘（BaP）及其它有害物質(zhì)含量明顯下降，大大降低了排放廢氣的毒害性。同時(shí)，由于不回收化學(xué)產(chǎn)品，相應(yīng)生產(chǎn)中無(wú)有組織酚、氰廢水處理問(wèn)題，相應(yīng)煉焦操作污染復(fù)雜程度也隨之下降，廢水處理投資及處理難度等問(wèn)題也迎刃而解。若配套洗煤生產(chǎn)，洗煤裝置也不必為消化剩余酚氰廢水而必須保證與煉焦操作同步運(yùn)行和系統(tǒng)內(nèi)消化酚氰廢水，更有利于企業(yè)各裝置的正常穩(wěn)定和廢水的連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。2)環(huán)保設(shè)施與生產(chǎn)同步，污染控制費(fèi)用低。無(wú)回收焦?fàn)t對(duì)污染物的控制是由裝置本身生產(chǎn)特點(diǎn)所決定的，始終與生產(chǎn)同步，與常規(guī)機(jī)械化焦?fàn)t在尾部配套裝煤、出焦消煙除塵、廢水生化處理等措施相比，這種從裝置本身控制污染物產(chǎn)生、進(jìn)行全過(guò)程清潔生產(chǎn)操作更為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和有效，所能實(shí)現(xiàn)的低污染也是回收型正壓操作機(jī)械化焦?fàn)t難以實(shí)現(xiàn)的。前景:1)生產(chǎn)能力小、占地面積大。雖然與早期的無(wú)回收焦?fàn)t相比，新一代無(wú)回收焦?fàn)t單孔生產(chǎn)能力有很大增長(zhǎng)，但仍小于現(xiàn)代室式焦?fàn)t。而且靠爐底火道加熱，煤料厚度不能過(guò)大。為達(dá)到一定生產(chǎn)能力，只能加大爐底寬度與長(zhǎng)度，以致占地面積很大。因此，無(wú)回收焦?fàn)t很難適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要。2)焦?fàn)t煙塵治理的難題依然存在。雖然采用無(wú)回收焦?fàn)t不產(chǎn)生酚水、焦油渣等污染物，且整個(gè)煉焦過(guò)程是在負(fù)壓下進(jìn)行，不會(huì)因爐門(mén)泄漏而造成污染，但由于裝煤、推焦作業(yè)仍在熱態(tài)下進(jìn)行，在這些操作過(guò)程中仍會(huì)有BSO,TSP,BaP等污染物產(chǎn)生，仍有相當(dāng)?shù)闹卫黼y度。而有副產(chǎn)回收的焦?fàn)t所產(chǎn)生的煤氣中的硫化氫等物質(zhì)，可采用各種成熟的凈化技術(shù)除去，現(xiàn)代焦?fàn)t加熱系統(tǒng)也能有效地控制燃燒廢氣中NOx含量。而無(wú)回收焦?fàn)t生產(chǎn)時(shí)，荒煤氣燃燒不可避免地會(huì)產(chǎn)生SO2和NOx，其凈化處理的難度要大得多。因此，從環(huán)保的角度看，無(wú)回收焦?fàn)t并非一種理想的選擇。3)熱效率低，煉焦煤耗高。新一代無(wú)回收焦?fàn)t煉焦過(guò)程中所產(chǎn)生的荒煤氣仍然全部燃燒生成高溫廢氣，其顯熱只有小部分供給煤料結(jié)焦用，結(jié)焦中后期卻又由于煤氣發(fā)生量小，不足以滿(mǎn)足煉焦供熱需要，必須燃燒部分煤料以補(bǔ)充熱量，因而熱效率低、煤耗高。雖然可通過(guò)廢熱鍋爐回收高溫廢氣的熱量以改善熱效率，但至今可與無(wú)回收焦?fàn)t配套的，包括廢熱鍋爐與煙氣凈化的完整工藝系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。4）所生產(chǎn)的焦炭灰分增加，焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性差。由于為補(bǔ)充煉焦供熱而燃燒掉的爐室頂部煤料中的灰分殘留于所生產(chǎn)的焦炭之中，致使焦炭中的灰分明顯增加。其增加值決定于煉焦煤料中的灰分與煉焦實(shí)際煤耗，通常約達(dá)2%。而且，無(wú)回收焦?fàn)t的煉焦加熱條件控制水平遠(yuǎn)不如現(xiàn)代室式焦?fàn)t。干法熄焦技術(shù)(CDQ)

基本原理采用惰性氣體(通常為氮?dú)?熄滅赤熱焦炭的熄焦方法稱(chēng)為干法熄焦。熾熱的焦炭出爐時(shí)溫度約1000℃，由熄焦車(chē)運(yùn)至干熄焦工段，由接焦車(chē)和提升機(jī)裝至冷卻塔內(nèi)，被隋性氣體冷卻至200℃左右從底部卸出；隋性氣體從冷卻塔底部的環(huán)形風(fēng)管及中央風(fēng)帽處進(jìn)入，與焦炭進(jìn)行熱交換吸收焦炭的熱量后，溫度升至約850℃作為二次能源，從上部的風(fēng)口流出，進(jìn)入鍋爐給出熱量而重新冷卻到約200℃后，經(jīng)旋風(fēng)除塵器，由引風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入冷卻塔內(nèi)冷卻后再去冷卻紅焦，循環(huán)使用。這一過(guò)程實(shí)際上是氣相與固相的熱交換過(guò)程，熱交換的方式主要是對(duì)流傳熱，輻射傳熱比例不大。在熱交換過(guò)程中，焦炭的冷卻速度既取決于惰性氣體的溫度和惰性氣體穿過(guò)焦炭層的速度，也取決于焦塊的溫度和外形表面積。因而欲提高冷卻速度，一是降低入口氣體溫度，二是增大氣體的流速。但氣體流速過(guò)大將使循環(huán)電機(jī)的電耗大大增加。因而降低人口氣體溫度是切實(shí)可行的。干法熄焦的主要方法：(1)用惰性氣體作為熱載體進(jìn)行熄焦，比如：前蘇聯(lián)、法國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家以及我國(guó)目前各鋼鐵公司的干熄焦裝置采用的就是此法，這是目前國(guó)際上普遍采用的方法。(2)靠紅熱焦炭熱輻射進(jìn)行熄焦，是指小型干熄焦裝置，它只適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的焦化廠，其晝夜生產(chǎn)能力只有1.5t焦炭，目前基本上不用。(3)用加熱高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣熄焦。(4)用帶壓力的蒸汽和熱水熄焦。后兩種熄焦方法，主要是用還原性氣體進(jìn)行熄焦，目前尚未在工業(yè)上使用。地上集中槽式干熄焦工藝流程

工藝流程導(dǎo)焦槽紅焦裝料裝置焦罐吊車(chē)干熄爐橫移牽引裝置焦罐車(chē)排焦裝置皮帶機(jī)緩沖焦庫(kù)汽輪機(jī)發(fā)電循環(huán)惰性氣體高溫惰性氣體一次除塵器余熱鍋爐循環(huán)風(fēng)機(jī)二次除塵器粉焦槽干熄焦流程框圖焦炭系統(tǒng)流程循環(huán)氣體系統(tǒng)流程國(guó)內(nèi)部分鋼鐵公司干熄焦工藝參數(shù)效益1）節(jié)約能源干熄焦的顯熱回收率為83%，可基本解決紅焦的顯熱回收問(wèn)題，二表分別是焦?fàn)t熱平衡和干熄焦熱平衡。從表1可以看出，出爐紅焦的顯熱約占焦?fàn)t能耗的45%，這部分能量相當(dāng)于煉焦煤能量的5%，如果將這部分能量回收并充分利用可以大大降低冶金產(chǎn)品成本，起到節(jié)能降耗的作用。采用干法熄焦恰恰能夠最大限度地回收這部分熱量(可回收約80%的紅焦顯熱)，平均每熄1噸焦炭可回收3.9MPa，450℃蒸汽0.45t一0.55t，發(fā)達(dá)國(guó)家可產(chǎn)0.6t左右。根據(jù)馬鋼干熄焦生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，一套125t/h干熄焦裝置回收100萬(wàn)t焦炭的紅焦顯熱產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)全凝式發(fā)電機(jī)發(fā)出的電量一年夠一個(gè)200萬(wàn)t規(guī)模焦化廠全年用電量，還略有多余。新日鐵也曾對(duì)該企業(yè)內(nèi)部的干熄焦，高爐爐頂煤氣壓差發(fā)電等所有節(jié)能項(xiàng)目效果進(jìn)行過(guò)分析，結(jié)果干熄焦裝置節(jié)能占總節(jié)能的50%。焦?fàn)t熱平衡干熄焦熱平衡干餾每噸焦炭需消耗3350MJ熱量，而熾熱焦炭的顯熱達(dá)1880MJ，占煉焦耗熱量的一半。出爐紅焦的顯熱約占焦?fàn)t能耗的35%～40%，這部分能量相當(dāng)于煉焦煤能量的5%，采用干法熄焦恰恰能夠最大限度地回收這部分熱量(可回收約80%的紅焦顯熱)。這是任何濕法熄焦(包括低水分熄焦)所不具備的優(yōu)勢(shì)。2)改善焦炭質(zhì)量干熄焦工藝合理利用二次能源，同時(shí)對(duì)改善焦炭質(zhì)量，提高煉焦技術(shù)指標(biāo)方面顯示出優(yōu)越性。馬鋼干熄焦實(shí)踐證明，采用干熄焦的焦炭M40提高3%～8%，M10改善0.3%～1%。焦炭的反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度也有不同程度改善，這也對(duì)降低煉鐵成本，提高生鐵產(chǎn)量極為有利，對(duì)采用噴煤粉技術(shù)的大型高爐效果更加明顯。國(guó)際公認(rèn)大型高爐采用干熄焦焦炭可使其焦比下降2%，使高爐生產(chǎn)能力提高l%。在保持原焦炭質(zhì)量不變的條件下，采用干熄焦還可以降低強(qiáng)粘結(jié)性的焦、肥煤配人量10%～20%，有利于保護(hù)資源，降低煉焦成本。據(jù)寶鋼介紹煉焦配煤生產(chǎn)弱粘結(jié)性煤配比超過(guò)了50%，這與采用干熄焦技術(shù)有很大關(guān)系。焦炭質(zhì)量比較3)有利于環(huán)保在濕熄焦時(shí)，熄焦水噴灑在赤熱焦炭上產(chǎn)生大量水蒸氣。水蒸氣中所含的酚、硫化物、氰化物、一氧化碳和幾十種有機(jī)化合物與熄焦塔兩端敞口處吸入的大量空氣形成混合氣流，這種混合氣流夾帶大量的水滴和焦粉從塔頂逸出，形成熄焦逸散物。熄焦逸散物受熄焦水性質(zhì)以及熄焦塔類(lèi)型、斷面尺寸和高度等因素影響。當(dāng)用清水熄焦時(shí)，熄焦逸散物主要含顆粒粉塵。美國(guó)鋼鐵公司勞潤(rùn)廠和加拿大DOFASCO第二煉焦廠分別測(cè)出平均顆粒逸散物為0.72kg/t煤和0.21kg/t煤，大部分直徑小于10微米，而氣體排放物如有機(jī)化合物甚微。當(dāng)用污水熄焦時(shí)，勞潤(rùn)廠測(cè)定顆粒排放物為1.62kg/t煤，氣體排放物如二氧化硫、氨、酚和氰化物相應(yīng)為0.230、0.140、0.090和0.005kg/t煤，有機(jī)化合物53種排放量為0．48kg/t煤。前蘇聯(lián)某廠用化學(xué)車(chē)間的廢水熄焦．熄焦塔周?chē)諝庵杏泻ξ镔|(zhì)的含量見(jiàn)表8-6。雖然對(duì)濕熄焦逸散物采取多種控制措施，如盡量使用清水或經(jīng)凈化處理過(guò)的廢水熄焦；采用結(jié)構(gòu)合理的熄焦塔，并在其出口增設(shè)抽氣煙筒和捕塵擋板；在熄焦塔出口設(shè)置二次噴水管等，仍不能根治空氣污染。熄焦塔周?chē)諝庥泻ξ镔|(zhì)含量mg/m3濕、干熄焦站污染物kg/h焦?fàn)t煤氣制甲醇

MethanolSynthesizedfromCokingGas甲醇是重要的化工原料，也是新一代重要能源。甲醇可以制取二甲醚（DME），也可以制取汽油（MTG）。由化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的我國(guó)第一套8萬(wàn)t/a的焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目已于2004年12月在云南曲靖市焦化制氣公司順利投產(chǎn)。

焦?fàn)t煤氣制甲醇轉(zhuǎn)化工藝我國(guó)焦炭年生產(chǎn)能力達(dá)3億t,2005年生產(chǎn)焦炭2.3億t,其中三分之的生產(chǎn)能力在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)內(nèi),三分之二在獨(dú)立的焦化企業(yè)。按每噸焦炭副產(chǎn)約400m3焦?fàn)t煤氣(COG)計(jì)算,獨(dú)立企業(yè)每年副產(chǎn)煤氣量在600億m3以上,除自用及民用、商用燃料外,每年放散的煤氣超過(guò)200億m3。表1焦?fàn)t氣的主要成分及其含量對(duì)于焦?fàn)t氣中的烴類(lèi)轉(zhuǎn)化,由于其氫含量高,所以對(duì)生產(chǎn)甲醇來(lái)講,其轉(zhuǎn)化一般不采用習(xí)用的蒸汽轉(zhuǎn)化工藝,而采用純氧自熱轉(zhuǎn)化工藝。有純氧催化和純氧非催化轉(zhuǎn)化兩種工藝。（一）甲醇合成原理合成甲醇的主要化學(xué)反應(yīng)是CO和H在多相銅基催化劑上的反應(yīng)，反應(yīng)式如下：CO+2H2=CH3OH(g)－90．8kJ／mol反應(yīng)氣體中含有CO2時(shí)，還發(fā)生下面的反應(yīng)：CO2+3H2=CO+H2O(g)－49．5kJ／mol實(shí)踐證明，H2與CO的體積比過(guò)大對(duì)甲醇產(chǎn)率有利，這主要是由于CO的吸附速率比H2要快。尤其在高空速下，盡管H2的擴(kuò)散速率比CO快，但CO的吸附速率比H2要高得多。為了使吸附相中H2與CO的體積比達(dá)到化學(xué)計(jì)算量，氣相濃度可選用V(H2)：V(CO)＝10：1。工藝條件影響焦?fàn)t氣純氧轉(zhuǎn)化中主要發(fā)生下列反應(yīng):由于焦?fàn)t氣中含氫量高,氫的燃燒反應(yīng)(式1)速度很快,所以氧氣基本上被氫消耗掉。其產(chǎn)生的反應(yīng)熱主要用來(lái)提供甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)(式3),因式3是吸熱反應(yīng)。1.1水烴比的影響水烴比是指純氧轉(zhuǎn)化過(guò)程中加入的水蒸氣量與烴類(lèi)(均折算成CH4量,下同)的摩爾比。表2列出了不同的H2O/CH4比的條件下,出口氣體組成及f值,f值定義為:n(H2-CO2)/n(CO+CO2)。原料氣進(jìn)反應(yīng)器溫度為400℃,壓力2.1MPa,出口壓力取1.85MPa。n(O2)/n(CH4)=0.6。

從表2可以看出,隨著H2O/CH4比的增加,CO濃度降低,CO2濃度增加,反應(yīng)器出口溫度降低,而未反應(yīng)CH4含量也略增加。盡管f值未變,但CO/CO2比值,減少這不利于后續(xù)工段的甲醇合成,因此從工藝條件來(lái)講,只要催化劑能抗結(jié)炭焦?fàn)t氣純氧,轉(zhuǎn)化應(yīng)盡量減小H2O/CH4比。表2水烴比對(duì)焦?fàn)t氣純氧轉(zhuǎn)化的影響1.2氧量的影響焦?fàn)t氣純氧自熱轉(zhuǎn)化的氧加入量對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響結(jié)果見(jiàn)表3。表3O2/CH4比對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響從表3可以看出,隨著氧量增加,反應(yīng)器出口溫度升高,出口CH4含量減少,CO含量增加,CO2含量減少,f值減少,這都有利于甲醇合成。但從CH4部分氧化反應(yīng)式(2CH4+O2=2CO+4H2)的化學(xué)計(jì)量來(lái)看,n(O2)/n(CH4)應(yīng)為0.5,過(guò)多的氧量實(shí)際上會(huì)消耗過(guò)多氫,使反應(yīng)溫度提高,這有利于CH4蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。1.3反應(yīng)器進(jìn)口溫度影響反應(yīng)器進(jìn)口溫度對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響見(jiàn)表4。表4進(jìn)口溫度對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響從表4可以看出,原料氣進(jìn)口溫度提高,反應(yīng)器出口溫度也相應(yīng)地提高,有利于甲烷轉(zhuǎn)化完全,CO/CO2比增加,有利于甲醇合成,對(duì)f值影響不明顯,但進(jìn)口溫度增加使換熱面積增加較多,投資要加大。1.4反應(yīng)壓力影響反應(yīng)壓力對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響見(jiàn)表5。表5反應(yīng)壓力對(duì)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化的影響可以看出,隨著壓力增加出口甲烷含量增加,因?yàn)榭傮w反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng),壓力增加對(duì)反應(yīng)不利,使CH4轉(zhuǎn)化率下降。f值隨壓力提高而略有減小,CO/CO2比隨壓力增加略有增加,但都不明顯。2焦?fàn)t氣制甲醇的補(bǔ)碳問(wèn)題合成甲醇理論上的f值為2,一般取2.05～2.15。以天然氣為原